第九章 稳恒磁场3.ppt

9.6.2 抗磁质与顺磁质的磁化 1、分子磁矩： 若把分子看成一个整体，这种分子电流具有的磁矩，称为分子固有磁矩或称分子磁矩，用Pm表示。 矢量和 pm S 当没有外磁场作用时 ： 抗磁质分子：固有磁矩Pm = 0，∴∑ Pm = 0 介质不显磁性； 顺磁质分子：固有磁矩Pm≠ 0，由于热运动仍有 ∑Pm= 0也不显磁性。 2、外场 B0引起的附加磁矩ΔPm及附加磁场 B′ 的方向。 当有外磁场作用时，将引起分子磁矩的变化，在分子上产生附加磁矩ΔPm。 设电子轨道运动的磁矩为 ，因为电子带负电、所以电子运动的轨道角动量 与磁矩 反方向（如图）。 在外磁场作用下 、电子受磁力矩 根据角动量定理，此力矩等于电子轨道角动量 的变化率，即 电子的进动 与 的方向如图所示，均为垂直向外，使电子除了轨道运动外还绕以外磁场 方向为轴线转动，这种转动叫电子的进动。进动角速度为 ，方向如图所示。 (1)轨道磁矩为 的电子的进动： 电子进动的方向是：不论电子原来的轨道角动量方向如何、面对 方向看去，角动量 总是绕 以反时针方向转动、如图所示。 (2)、分子的附加磁矩 ： 因为电子轨道角动量 绕 以反时针方向转动等于产生一个电子附加磁矩 ，并且其方向总是与 反向。 容易分析出：不论电子原来的轨道运动如何（即无论 与 的夹角小于或大于 ），由电子进动产生的附加磁矩 总是与 反向。所以，电子附加磁矩的总和即分子的附加磁矩 总是与 反向。 抗磁质的磁化 3、抗磁质与顺磁质的磁化 附加磁场B/的方向与外磁场B0方向相反，这就是抗磁效应 (抗磁质的磁化与无极分子电介质的极化过程类似) 。 B/完全由△Pm产生，因为△Pm总是与B0反向， 所以B/与B0反方向。 顺磁质的磁化 即分子磁矩受到一个磁力矩： 因为分子固有磁矩Pm 附加磁矩△ Pm （相差两个数量级）,ΔPm可以忽略不计,所以,此时的磁化主要是外磁场B0使Pm转向效应。 *9.6.3 磁化强度 对于顺磁质，我们将磁介质内某点处单位体积内分子磁矩的矢量和，定义为该点的磁化强度，即 顺磁质的M的方向与外磁场B0的方向一致。 介质磁化后 在介质表面有磁化电流I／（又称束缚电流）， 单位体积元内的分子磁矩之矢量和不为零。 磁化强度：描述磁介质的磁化程度。 对于抗磁质，磁化的主要原因是抗磁质分子在外磁场中所产生的附加磁矩ΔPm，ΔPm与B0的方向相反，大小与B0成正比。抗磁质的磁化强度为 is ＩＳ 利用充满顺磁质的长直载流螺线管可以证明，其顺磁质表面单位长度圆形磁化电流（即磁化电流密度）Js=M、M为顺磁质内磁化强度大小。 *1、磁化强度与磁化电流的关系 9.6.4 磁介质中的安培环路定理 磁化电流的产生（以顺磁质的磁化为例） f f 在磁场方向和运动方向都相同时，正、负电荷受力方向不同 如果带电粒子在同时存在电场和磁场的空间运动时，则其所受合力为 上式称为洛仑兹关系式，它包含：电场力qE与磁场力(洛仑兹力)qv×B两部分. 9.4.2 带电粒子在匀强磁场中的运动 1、粒子速度 v0∥B 带电粒子以初速v平行于B进入磁场 此时带电粒子在磁场中仍然作匀速直线运动。 ﹢ 2、粒子速度 v⊥B ∵ f⊥v 带电粒子在垂直于B的平面内作匀速圆周运动，即有 ﹢ ﹢ ﹢ ﹢ ﹢ 回转半径 回转周期 回转频率 T、? 与速度无关 3、粒子速度v与B斜交 这时带电粒子在磁场中参与两种运动：以v⊥速率在垂直B的平面内作匀速圆周运动；以v∥速率在平行B的方向作匀速直线运动。即为螺旋线运动,若 回转半径 回转周期 螺距 这说明当同一种带电粒子以任意角度进入均匀磁场时，只要v∥相同，那么就有相同的螺距，而与v⊥无关。利用这一点可对带电粒子流进行磁聚焦，其在电子光学中有广泛的应用。 例9.5　测定离子荷质比的仪器称为质谱仪.倍恩勃立奇质谱仪原理如图9.34(a)所示.离子源所产生的带电量为q的离子，经狭缝S1和S2之间的加速电场加速，进入由P1，P2组成的速度选择器.在速度选择器中，电场强度为E，磁感应强度为B′.E，B′方向如图9.34(b).从S0射出的离子垂直射入一磁感应强度为B的均匀磁场中.离子进入这一磁场后因受洛仑兹力而作匀速圆周运动.不同质量的离子打在底片的不同位置上，形成按离子质量